JP4558218B2

JP4558218B2 - 木造建物の柱脚接合部の制震工法及び制震構造

Info

Publication number: JP4558218B2
Application number: JP2001013196A
Authority: JP
Inventors: 長仁木林
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP2002213102A

Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
この発明は、礎石の上に木造柱を直置きして同木造柱の浮き上がりを許容する、木造建物の柱脚接合部の制震工法及び制震構造の技術分野に属し、更に云えば、様式美確保を目的とする文化財建物等の既存の伝統木造建物に好適に実施される、木造建物の柱脚接合部の制震工法及び制震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
礎石の上に柱を直置きして同木造柱の浮き上がりを許容する木造建物は、その構造から、地震時や暴風時の水平力に対しては、長期鉛直荷重に伴う摩擦抵抗、および柱の剛体回転機構のみで抵抗していた。
【０００３】
しかし、前記長期鉛直荷重に伴う摩擦抵抗、および柱の剛体回転機構のみでは、建築基準法で要求される最低レベル地震入力の１／２以下程度の水平耐力しか保有せず、また暴風時の水平力に対しても十分と言えないのが実情である。
【０００４】
よって、礎石の上に柱を直置きして同木造柱の浮き上がりを許容する木造建物の柱脚接合部に、水平耐力の大きい制震手段を導入する技術は非常に有益であり、急務とされている。
【０００５】
ところで、建築構造の柱脚接合部に制震手段を導入する技術は多数開示され実施に供されている。特に、建築構造の柱脚接合部に低降伏点鋼を配し該低降伏点鋼の塑性変形によって震動エネルギーを吸収する制震技術は、安価な低降伏点鋼を採用するので経済的に優れており、例えば、特開平７−２２４４３４号公報、特開平８−１３８４８号公報等に種々開示されている。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記各公報等に開示されている技術はいずれも露出型であり、様式美、すなわち外観を確保することを重要な目的とする既存の伝統木造建物に実施するためには、かなり厳しい制約条件の下で実施せざるを得ず、実現は困難を極めた。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、伝統木造建物としての様式美を損なうことなく水平耐力の大きい制震技術を容易に導入し得る木造建物の柱脚接合部の制震工法及び制震構造を提供することにある。また、安価な低降伏点鋼を採用することにより経済的にも優れた木造建物の柱脚接合部の制震工法及び制震構造を提供することにある。更には、暴風時や微少レベルの地震に対しては耐震効果を十分に発揮することができる木造建物の柱脚接合部の制震工法及び制震構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る木造建物の柱脚接合部の制震工法は、
礎石の上に木造柱を直置きして同木造柱の浮き上がりを許容する木造建物の柱脚接合部の制震工法において、
前記木造柱に、水平貫通孔と、同水平貫通孔の中央部から同木造柱の軸方向に下面まで貫通する鉛直貫通孔とを設け、前記水平貫通孔に低降伏点鋼製の水平梁を両端支持形式で設置し、前記鉛直貫通孔に前記礎石に反力をとるアンカーボルトを設け、前記水平梁の中央部に前記アンカーボルトの上端を連結し、前記礎石に対する木造柱の浮き上がりを利用して前記低降伏点鋼製の水平梁を塑性変形させ震動エネルギーを吸収する構造としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係る木造建物の柱脚接合部の制震構造は、
礎石の上に木造柱を直置きして同木造柱の浮き上がりを許容する木造建物の柱脚接合部の制震構造において、
前記木造柱には、水平貫通孔と、同水平貫通孔の中央部から同木造柱の軸方向に下面まで貫通する鉛直貫通孔とが設けられていること、
前記水平貫通孔には低降伏点鋼製の水平梁が両端支持形式で設置され、前記鉛直貫通孔には前記礎石に反力をとるアンカーボルトが設けられ、前記水平梁の中央部に前記アンカーボルトの上端が連結されていること、
をそれぞれ特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した木造建物の柱脚接合部の制震構造において、
アンカーボルトを、筒状の座屈補剛部材に挿入した形態で一体化構造としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態、及び実施例】
図１と図２は、請求項１に記載した発明に係る木造建物の柱脚接合部の制震工法の実施形態を示している。
この制震工法は、礎石１の上に木造柱２を直置きして同木造柱２の浮き上がりを許容する木造建物、特には、様式美確保を重要な目的とする文化財建物等の既存の伝統木造建物に好適に実施される。実際に当該工法を前記伝統木造建物に実施する場合には、柱や壁等において外観からは見えない場所に書された歴史的事実を発見する等の目的で建物を解体し、構築する際に合わせて行うと効率的である。但し、当該工法は、既存木造建物、新築木造建物を問わずに実施することができる。
【００１２】
この制震工法は、前記木造柱２に、水平貫通孔５と、同水平貫通孔５の中央部から同木造柱２の軸方向に下面まで貫通する鉛直貫通孔６とを設け、前記水平貫通孔５に低降伏点鋼製の水平梁３を両端支持形式で設置し、前記鉛直貫通孔６に前記礎石１に反力をとるアンカーボルト４を設け、前記水平梁３の中央部に前記アンカーボルト４の上端を連結し、前記礎石１に対する木造柱２の浮き上がりを利用して前記低降伏点鋼製の水平梁３を塑性変形させ震動エネルギーを吸収する構造とした（請求項１記載の発明）。
【００１３】
具体的に、図示例の実施形態は、先ず、円柱状の木造柱２の下面中央部から鉛直方向上方へドリルやノミ等の孔開け工具を用いて断面が円形の鉛直貫通孔６を形成すると共に、前記礎石１における前記鉛直貫通孔６に一致する部位にも断面が円形の鉛直貫通孔９を形成し、一連の鉛直貫通孔６、９とする。
【００１４】
なお、前記一連の鉛直貫通孔６、９の径は、アンカーボルト４を通すに必要十分な大きさとする。勿論、鉛直貫通孔６、９の断面形状は円形に限定されず、方形状に形成しても実施できる。また、前記礎石１の下端面部には、前記アンカーボルト４下端のアンカー部４ａの納まりを考慮して凹部を設ける。ちなみに、前記礎石１の上端面部に設けられた凹部は既設のダボ孔である。更に、前記木造柱２に形成した鉛直貫通孔６の所要高さは、前記一連の鉛直貫通孔６、９へ通すアンカーボルト４の上端部に相当する高さとする。
【００１５】
次に、前記木造柱２に、ドリルやノミ等の孔開け工具を用いて、アンカーボルト４の上端が十分に納まる高さで且つ前記木造柱２に形成した鉛直貫通孔６と連通する、断面が方形状の水平貫通孔５を形成する。具体的に該水平貫通孔５は前記木造柱２の下端面から３０〜７０cm程度の高さに設けている。勿論、水平貫通孔５の断面形状は方形状に限定されず、円形に形成しても実施できる。
【００１６】
つづいて、前記一連の鉛直貫通孔６、９へアンカーボルト４を通し、該アンカーボルト４を、その下端のアンカー部４ａで前記礎石１に反力をとるようにして設ける。なお、該アンカー部４ａは前記礎石１へ引っ掛ける態様で実施しているが前記礎石１に固着する態様で実施しても良い。
【００１７】
一連の鉛直貫通孔６、９へ通した前記アンカーボルト４の上端に、前記水平貫通孔５を利用してアイボルト８を固着し、該アイボルト８の中空部に前記低降伏点鋼製の水平梁３を隙間無くきっちり嵌め込みつつその中央部まで貫通させ、前記アンカーボルト４と水平梁３とを連結し一体化したＴ字形部材とする。前記アイボルト８は予めアンカーボルト４の上端に固着した状態で一連の鉛直貫通孔６、９へ通して実施しても良い。図示例のアイボルト８とアンカーボルト４とは、両者の固着部分を雄ネジと雌ネジに形成して固着しているが勿論これに限定されない。
【００１８】
なお、前記低降伏点鋼製の水平梁３は、中地震を超える程度の地震で降伏する耐力を保有する水平梁３を好適に使用する。図示例の水平梁３の縦断面形状は略正方形状でありその一辺の長さは２０mm程度の大きさで実施しているが、もちろんこれに限定されず、設計上所望の降伏耐力に応じてその大きさ及び形状も異なる。また、図示例の実施形態は、前記Ｔ字形部材に係る前記アンカーボルト４のアンカー部４ａの上面が前記礎石１に当接した状態で、前記水平梁３が前記水平貫通孔５の縦断面略中央に位置するような構造設計で実施している。
【００１９】
つづいて、前記低降伏点鋼製の水平梁３の両端部を隙間無くきっちり固定する凹部又は貫通孔を内側面に有するくさび７、７を前記水平貫通孔５の両端からそれぞれ嵌め込み、前記水平梁３の両端部を定着支持する。前記くさび７、７は、木製又は鋼製であり、中地震を超える程度の地震が発生したとしても木造柱２から抜け出ないような設計できっちり木造柱２へ嵌め込み定着させることに留意する。よって、前記低降伏点鋼製の水平梁３は前記木造柱２の軸力を確実に伝達することができる。なお、前記くさび７の外側（露出）面は、様式美確保のため、木造柱２の外周面の形状にそろえることが好ましい。
【００２０】
以上の施工手順を木造建物の柱脚接合部の全てに繰り返し行い、木造建物の柱脚接合部の制震工法を終了する。なお、所望の震動エネルギーを吸収する構造設計とすることができれば、前記木造建物の柱脚接合部の全てに当該制震工法を実施する必要はもちろん無い。
【００２１】
前記図１と図２に基づいて説明した木造建物の柱脚接合部の制震工法を実施した制震構造は、前記礎石１の上に木造柱２を直置きして同木造柱２の浮き上がりを許容する木造建物の柱脚接合部の制震構造において、
前記木造柱２には、水平貫通孔５と、同水平貫通孔５の中央部から同木造柱２の軸方向の下面まで貫通する鉛直貫通孔６とが設けられている。前記水平貫通孔５には低降伏点鋼製の水平梁３が両端支持形式で設置され、前記鉛直貫通孔６には前記礎石１に反力をとるアンカーボルト４が設けられ、前記水平梁３の中央部に前記アンカーボルト４の上端が連結されている（請求項２記載の発明）。
【００２２】
すなわち、前記木造柱２に内蔵された低降伏点鋼製の水平梁３とアンカーボルト４から成るＴ字形部材は、同水平梁３の両端がくさび７、７でしっかり定着支持され、アンカーボルト４下端のアンカー部４ａが礎石１で反力をとる構造とされている。
【００２３】
したがって、前記木造建物に中地震を超える程度の地震時の水平力が発生した場合には、木造柱２の柱脚部に曲げ回転変形が発生し、木造柱２の底面が傾斜回転することにより該底面中央に配設されたアンカーボルト４に引張力が発生して当該木造柱２が浮き上がる（図３に例示）。この反力は、アンカーボルト４上端に設置した低降伏点鋼製の水平梁３へ伝達され、該水平梁３が曲げ降伏して塑性変形することにより、震動（地震）エネルギーの一部を前記水平梁３の履歴エネルギーとして吸収する。
【００２４】
また、前記木造建物に中地震以下の地震や暴風が発生した場合には、前記水平梁３は降伏せず、耐震構造と同等の強度を確保することができるので安全性を向上させることができる。
【００２５】
なお、構造設計に応じてアンカーボルト４の高さが高くなり座屈の虞がある場合には、前記アンカーボルト４を、筒状の座屈補剛部材（図示省略）に挿入した形態で一体化構造として実施する（請求項３記載の発明）。これにより、木造柱２の浮き上がりに伴う圧縮力によりアンカーボルト４の座屈を回避することができ、所望の震動エネルギーを吸収することができる。
【００２６】
以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。例えば、木造柱の形状も円柱に限らず、角柱でも当然に実施できる。また、低降伏点鋼製の水平梁３の降伏耐力もこれに限定されず、所望の構造設計に応じて調整される。
【００２７】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜３に記載した発明に係る木造建物の柱脚接合部の制震工法及び制震構造によれば、耐震補強部材（Ｔ字形部材）を木造柱に内蔵して実施できるので、伝統木造建物としての様式美を損なうことなく水平耐力の大きい制震技術を実施することができる。また、安価な低降伏点鋼を採用するので経済的にも優れている。更に、暴風時や微少レベルの地震に対しては耐震効果を十分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る木造建物の柱脚接合部の制震工法及び制震構造を示した断面図である。
【図２】図１の側面を示した断面図である。
【図３】木造柱が浮き上がった状態を示した立面図である。
【符号の説明】
１礎石
２木造柱
３低降伏点鋼製の水平梁
４アンカーボルト
４ａアンカー部
５水平貫通孔
６鉛直貫通孔
７くさび
８アイボルト
９鉛直貫通孔

Claims

礎石の上に木造柱を直置きして同木造柱の浮き上がりを許容する木造建物の柱脚接合部の制震工法において、
前記木造柱に、水平貫通孔と、同水平貫通孔の中央部から同木造柱の軸方向に下面まで貫通する鉛直貫通孔とを設け、前記水平貫通孔に低降伏点鋼製の水平梁を両端支持形式で設置し、前記鉛直貫通孔に前記礎石に反力をとるアンカーボルトを設け、前記水平梁の中央部に前記アンカーボルトの上端を連結し、前記礎石に対する木造柱の浮き上がりを利用して前記低降伏点鋼製の水平梁を塑性変形させ震動エネルギーを吸収する構造としたことを特徴とする、木造建物の柱脚接合部の制震工法。
礎石の上に木造柱を直置きして同木造柱の浮き上がりを許容する木造建物の柱脚接合部の制震構造において、
前記木造柱には、水平貫通孔と、同水平貫通孔の中央部から同木造柱の軸方向に下面まで貫通する鉛直貫通孔とが設けられていること、
前記水平貫通孔には低降伏点鋼製の水平梁が両端支持形式で設置され、前記鉛直貫通孔には前記礎石に反力をとるアンカーボルトが設けられ、前記水平梁の中央部に前記アンカーボルトの上端が連結されていること、
をそれぞれ特徴とする、木造建物の柱脚接合部の制震構造。
アンカーボルトを、筒状の座屈補剛部材に挿入した形態で一体化構造としたことを特徴とする、請求項２に記載した木造建物の柱脚接合部の制震構造。